井下電氣設(shè)備保護(hù)及故障處理探究

曲騰飛

摘 要：文章基于電氣設(shè)備保護(hù)的主要作用和基本要求，分析目前針對(duì)井下電氣設(shè)備比較常用的保護(hù)類型，并對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行中的常見故障及其處理措施進(jìn)行研究，以供參考。

關(guān)鍵詞：井下電氣設(shè)備保護(hù);保護(hù)類型;故障處理

1 引言

在目前我國經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展的形勢下對(duì)礦山等資源的需求量在快速增長，增加了礦山企業(yè)的生產(chǎn)壓力。而針對(duì)目前主要的礦井下開采作業(yè)來說，井下所應(yīng)用的電氣設(shè)備種類和數(shù)量也在不斷增長，增加了這些設(shè)備在惡劣作業(yè)環(huán)境中出現(xiàn)故障的數(shù)量及其造成的事故危害，比如會(huì)造成人員和設(shè)備傷害的問題，甚至?xí)霈F(xiàn)粉塵和瓦斯爆炸等危害。為了預(yù)防上述問題的出現(xiàn)，就需要加強(qiáng)對(duì)井下電氣設(shè)備的保護(hù)工作，采取相應(yīng)的保護(hù)手段，同時(shí)也做好對(duì)電氣設(shè)備常見故障的處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)電氣設(shè)備保護(hù)效率的提升。

2 電氣設(shè)備保護(hù)的主要作用和基本要求

在井下惡劣的作業(yè)環(huán)境下，電氣設(shè)備在長時(shí)間運(yùn)行中容易由于操作不當(dāng)或保護(hù)不當(dāng)而出現(xiàn)絕緣損壞等故障而導(dǎo)致供電系統(tǒng)的供電中斷，影響井下的正常和安全生產(chǎn)。為了預(yù)防電氣設(shè)備故障并針對(duì)故障作出及時(shí)的反應(yīng)，則需要通過電氣設(shè)備保護(hù)裝置的應(yīng)用，在出現(xiàn)井下中性點(diǎn)不接地供電系統(tǒng)出現(xiàn)異常運(yùn)行狀態(tài)時(shí)就發(fā)出相應(yīng)的信號(hào)來提醒工作人員或者自動(dòng)開展故障隔離和控制工作，實(shí)現(xiàn)對(duì)故障造成危害范圍的縮小。由此可以看出，針對(duì)井下電氣設(shè)備所采用的保護(hù)裝置，提出了較高的選擇性、快速性、靈敏性、準(zhǔn)確性和可靠性等要求。

3 井下常用電氣設(shè)備保護(hù)類型

3.1 過流保護(hù)

電氣設(shè)備的過流保護(hù)主要有過載保護(hù)、短路保護(hù)、斷相保護(hù)、欠電壓保護(hù)這幾種形式。對(duì)于前者來說，如果電氣設(shè)備運(yùn)行中通過的電流超過其額定電流但是在額定電流的1.5倍以內(nèi)可以被稱為過載現(xiàn)象，而導(dǎo)致出現(xiàn)此問題的原因，可能是由于負(fù)載突然增加的原因，或者是斷相運(yùn)行以及電網(wǎng)電壓降低等原因。此外，在電氣設(shè)備的長時(shí)間運(yùn)行中出現(xiàn)過載運(yùn)行時(shí)間過長的問題，也可能會(huì)造成設(shè)備溫度超過規(guī)定溫度而加速絕緣老化的問題。

而針對(duì)電氣設(shè)備所采用的過流保護(hù)，通常在設(shè)定其動(dòng)作值時(shí)要小于短路保護(hù)的動(dòng)作值，并且結(jié)合過載電流大小來設(shè)定動(dòng)作時(shí)間，結(jié)合過載程度來設(shè)置動(dòng)作延時(shí)，也就是表現(xiàn)出過載保護(hù)的反時(shí)限特性。在此過載保護(hù)中，由時(shí)間繼電器構(gòu)成了延時(shí)環(huán)節(jié)，在出現(xiàn)過載現(xiàn)象時(shí)，電流繼電器會(huì)首先做出動(dòng)作并接通時(shí)間繼電器線圈，在經(jīng)過規(guī)定的延時(shí)之后，時(shí)間繼電器就會(huì)發(fā)出動(dòng)作，使得相應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)做出動(dòng)作，起到對(duì)主回路電源切斷并發(fā)出過載信號(hào)的作用。

而對(duì)于后者也就是短路保護(hù)來說，由于在出現(xiàn)設(shè)備或線路的絕緣被破壞、負(fù)載斷路以及接線錯(cuò)誤時(shí)會(huì)出現(xiàn)短路故障，同時(shí)會(huì)伴隨著比額定電流大幾倍到數(shù)十倍的故障電流，此電流會(huì)對(duì)電氣設(shè)備或者配電線產(chǎn)生電動(dòng)力而造成損壞，嚴(yán)重時(shí)會(huì)出現(xiàn)電弧并引發(fā)火災(zāi)現(xiàn)象。因此針對(duì)短路保護(hù)來說，要求其可以在極短的時(shí)間內(nèi)作出保護(hù)動(dòng)作，需要設(shè)定較大的動(dòng)作值但是保證在最短的時(shí)間內(nèi)切斷電源起到保護(hù)作用。此種保護(hù)方式比較適合應(yīng)用電磁式繼電器和電子式繼電器來滿足上述要求，而且要將此保護(hù)裝置安裝在高、低壓供電設(shè)備中。

3.2 漏電保護(hù)

如果出現(xiàn)電網(wǎng)的絕緣電阻比較低且低于一定的數(shù)值之后，容易在人觸及電網(wǎng)時(shí)導(dǎo)致觸電事故，同時(shí)此漏電問題在損壞設(shè)備的同時(shí)，還可能會(huì)導(dǎo)致短路事故的發(fā)生，進(jìn)而會(huì)引發(fā)人身觸電、漏電火花引爆瓦斯以及粉塵而導(dǎo)致爆炸事故等。這就需要將漏電保護(hù)裝置安裝在供電系統(tǒng)中對(duì)絕緣狀況進(jìn)行監(jiān)視以及對(duì)流過人體的電容電流進(jìn)行補(bǔ)償。比較常用的漏電保護(hù)主要分為有選擇性的漏電保護(hù)以及無選擇性的兩種。

對(duì)于前者來說，所采用的原理就是零序電流保護(hù)的原理。通過零序電流互感器來獲得零序電流信號(hào)之后，通過與分路開關(guān)的配合來快速尋找故障現(xiàn)象來，實(shí)現(xiàn)停電范圍的縮小，比較適合在新型真空開關(guān)中應(yīng)用。對(duì)于后者來說，采用的是附加直流電源的原理。也就是將直流電源附加在對(duì)地絕緣電阻的檢測回路中對(duì)其直流電流變化情況起到監(jiān)視的作用，也就是起到對(duì)絕緣電阻的監(jiān)視作用。通過此類裝置與低壓自動(dòng)饋電總開關(guān)的配合應(yīng)用起到漏電保護(hù)作用。但是在實(shí)際使用中表現(xiàn)出對(duì)漏電線路的判斷不夠準(zhǔn)確而導(dǎo)致停電范圍比較大的特點(diǎn)，不過其運(yùn)行比較可靠、結(jié)構(gòu)也比較簡單。

3.3 接地保護(hù)

由于電氣設(shè)備運(yùn)行中如果出現(xiàn)絕緣損壞的問題就會(huì)造成其金屬外殼和架構(gòu)帶電，容易導(dǎo)致漏電問題以及觸電事故。為此為了確保在出現(xiàn)了漏電問題之后也要保證金屬外殼和架構(gòu)的交流電流值在安全極限數(shù)值以內(nèi)，保障人身安全，就可以通過對(duì)金屬外殼和架構(gòu)接地的方式，通過接地網(wǎng)的形成來確保安全。在此接地網(wǎng)中，主要是通過連接中央變電所在主、副水倉設(shè)置的主接地極、采區(qū)變電所設(shè)置的輔助接地極和所有井下電氣設(shè)備要設(shè)置的局部接地極而形成。

在我國，井下36以上的電壓為危險(xiǎn)電壓，凡是電氣設(shè)備絕緣損壞時(shí)，可能帶有36V以上電壓的電氣設(shè)備的金屬外殼、構(gòu)架、鎧裝電纜的鋼帶（或鋼絲）、鉛皮和橡套（塑料）電纜的接地芯線或屏蔽護(hù)套等均要求設(shè)接地保護(hù)。為了防止漏電和觸電，要求接地電阻值不得超過2歐姆，任何移動(dòng)式和手持式電氣設(shè)備同接地網(wǎng)之間的接地保護(hù)用的電纜芯線的電阻值不得超過1歐姆。

4 井下電氣設(shè)備故障處理措

4.1 漏電保護(hù)故障處理措施

4.1.1 安裝原因所導(dǎo)致的故障

漏電保護(hù)器在安裝時(shí)如果線沒有接牢固，容易造成接線處發(fā)熱。加上在使用過程中由于氧化等因素，就會(huì)容易造成電線的絕緣層被破壞，造成線路的欠壓而使得漏電保護(hù)器跳閘。針對(duì)這種故障，需要在安裝漏電保護(hù)器正確操作，安裝完后及時(shí)檢查各線的連接情況。在日常的使用中，也要做到定期去檢查鋰電保護(hù)器各線是否仍接觸良好。針對(duì)有松動(dòng)的線要及時(shí)擰緊。

4.1.2 漏電保護(hù)器和負(fù)載之間不匹配造成的故障

隨著井下電器設(shè)備的不斷增加，負(fù)載電流會(huì)慢慢增大，當(dāng)超過線路上的漏電保護(hù)器的額定電流，也會(huì)造成漏電保護(hù)出現(xiàn)故障。因此，要合理使用井下電器設(shè)備。當(dāng)增加新設(shè)備時(shí)，要綜合考慮負(fù)載的匹配是否能滿足要求。并根據(jù)實(shí)際情況適當(dāng)更換漏電保護(hù)器，提高額定電流值，以滿足實(shí)際的設(shè)備運(yùn)行狀況。

4.2 接地保護(hù)故障處理措施

接地材料、接地極的安裝方式和接地線的連接如果不合格，均會(huì)造成接地保護(hù)中出現(xiàn)故障。針對(duì)接地線和連接的問題，接地母線必須要采用截面面積在50mm2以上的銅線或者是100mm2以上的鍍鋅鐵線，以防止連接處產(chǎn)生接觸電阻。

4.3 過流保護(hù)故障處理措施

過流保護(hù)故障常見的形式有短路、過負(fù)荷、斷相這三種。以過負(fù)荷為例，分析其出現(xiàn)故障的原因以及處理措施。

過負(fù)荷的故障較為常見，這也是燒毀電氣設(shè)備的主要原因之一。電動(dòng)機(jī)如果頻繁的啟動(dòng)，啟動(dòng)電流由于較大，就會(huì)造成電動(dòng)機(jī)的溫度上升。因此，盡量減少電器設(shè)備的頻繁啟動(dòng);由于電氣的設(shè)備在軸承等處出現(xiàn)了損壞，當(dāng)拖動(dòng)一定的負(fù)荷時(shí)，就會(huì)造成設(shè)備的額負(fù)載過大。因此，定期檢查設(shè)備的運(yùn)轉(zhuǎn)部位是否出現(xiàn)機(jī)械卡堵的問題，并及時(shí)清除。

除了以上論述的各種故障處理，企業(yè)定期對(duì)各種設(shè)備進(jìn)行必要的維修和保養(yǎng)，保證所有電氣設(shè)備的性能良好。檢查分為“班檢”、“日檢”、“周檢”和“月檢”，一般我們稱為“四檢”。通過各種故障處理措施和安全規(guī)程的遵守，確保所有設(shè)備都處于有效。

5 結(jié)語

針對(duì)目前礦井下生產(chǎn)中所應(yīng)用的電氣設(shè)備種類和數(shù)量不斷增多的現(xiàn)象，造成了此類電氣設(shè)備運(yùn)行中故障概率增加而影響井下正常和安全生產(chǎn)的問題，在采取相應(yīng)的電氣設(shè)備保護(hù)裝置來預(yù)防電氣設(shè)備故障并控制電氣設(shè)備故障危害的同時(shí)，合理選擇相應(yīng)的保護(hù)手段。而且還要針對(duì)電氣設(shè)備運(yùn)行中的常見故障做好相應(yīng)的故障排查處理以及預(yù)防等工作，保證井下開采作業(yè)的安全和穩(wěn)定開展。

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